碼盤的外徑、內孔和厚度是怎麼定的

碼盤尺寸不是從外殼空間隨手倒推的。更合理的順序是：先由線數和節距定讀數半徑，再加上碼道和邊緣餘量得到外徑，按軸和裝配方式定內孔，按基材、剛度和重量定厚度，最後標清刻線面和同心基準。本文按這個順序逐項講解。

設計一款新編碼器，碼盤圖紙上的外徑、內孔、厚度該怎麼填？常見的做法是先看外殼裡還剩多少空間，再倒推碼盤外徑。其實更順的思路是從“讀數半徑”開始，由內向外、一項一項定下來，順序見圖1。

第一步：讀數半徑

讀數半徑是碼道中心所在的半徑，讀數頭就對著這裡。它由線數和節距決定：p = 2πr ÷ N，反過來 r = N × p ÷ 2π。

例如要做 2500 線、節距約 50 μm 的碼盤，r ≈ 2500 × 50 μm ÷ 6.283 ≈ 19.9 mm，取 20 mm 左右。讀數頭裡的指示光柵往往也是按某個讀數半徑設計的，兩者要配套。

半徑大還有一個好處：對偏心不那麼敏感。同樣偏心 5 μm，半徑 20 mm 時誤差約 52″，半徑 10 mm 時約 103″（Δθ ≈ e ÷ r）。

第二步：外徑

外徑 ΦD = 2 ×（讀數半徑 + 碼道半寬 + 邊緣餘量）。

• 碼道寬度：要覆蓋讀數視窗的高度，再留出裝配偏心和徑向跳動的餘量；
• 邊緣餘量：切割和磨邊會在邊緣留下微小的崩邊，拿取、夾持也靠邊緣，刻線不能離邊太近。

舉個算例（數字僅作演示）：讀數半徑 20 mm，碼道寬 2 mm，邊緣餘量 1.5 mm，外徑約為 2 ×（20 + 1 + 1.5）= 45 mm。

外徑不宜隨意放大。實心圓盤的轉動慣量 J = ½mR²，質量又與 R² 成正比，所以同樣厚度下外徑翻倍，轉動慣量變成 16 倍，對小馬達的動態響應不利。

第三步：內孔

內孔看軸徑和裝配方式：

• 粘在輪轂上：內孔比輪轂的定位臺階略大，留出膠層；裝配時用對心圈在顯微鏡下找正，不靠孔的配合定心；
• 空心軸結構：內孔要給軸留出空間，常常做得很大，碼道和內孔之間的環帶隨之變窄；
• 靠內孔定位：如果裝配直接以內孔定心，就要對內孔與碼道的同心度提出明確要求。

內孔和碼道之間還要留出粘接面，膠不能溢到碼道上。

第四步：厚度

厚度要在剛度、重量和空間之間平衡。玻璃碼盤厚一點更結實、不易崩邊，但更重、轉動慣量更大；金屬碼盤可以做得很薄；外徑大而厚度小的碼盤，更要注意平面度。

透射式碼盤還要注意：刻線做在哪一面，會影響刻線到指示光柵的距離。刻線面朝向讀數頭一側時，讀數間隙不受玻璃厚度影響。

第五步：刻線面與基準

尺寸定下來，圖紙上還要標清楚這些：

小結

定碼盤尺寸的順序是：讀數半徑 → 外徑 → 內孔 → 厚度 → 刻線面與基準。讀數半徑由線數和節距算出來，外徑在它的基礎上加碼道和邊緣餘量，內孔看裝配方式，厚度看基材和剛度。按這個順序想清楚，再和碼盤廠確認製程可行性，圖紙就不容易返工。

延伸閱讀：ENC7 編碼器碼盤生產廠家（中文首頁） · 碼盤技術文庫

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